本研究では. 載荷時から破壊に至るまでの地盤の変形挙動 を連続して解析する手法として， 第2章で弾塑性FEMによ る圧密変形(土/水連成)解析手法を使用した地盤支持力の 評価手法を提案した. 提案手法の適用性については， 帯状等 分布荷重が作用する等方均質な正規圧密地盤の非排水支持力 解析(第2章)， および帯状台形分布荷重が作用する深さ方向 に均質な異方正規圧密地盤の非排水支持力解析(第3章)を通 して検証した. さらに， 提案した手法の応用として， 第3章 では， 帯状台形分布荷重が作用する深さ方向に不均質な異方 正規圧密地盤の部分非排水支持力解析を行った.
次に， 第4章では， 有限変形解析の前段階として， 圧密解 析法として採用している赤井・田村の手法における動水勾配 の評価手法についての検討 を行い， 第5章で有限変形理論 に 基づく圧密変形解析の定式化を行った. そして， 幾何学的な 形状変化(幾何学的非線形性)が， 帯状等分布荷重が作用する 等方均質な正規圧密地盤の圧密変形解析結果(第5章)や支持 力解析結果(第6章) に及ぼす影響について検討した.
最後に， 第7章では， 提案した支持力評価手法を組み込ん だ弾塑性FEMによる圧密変形解析法の実地盤への適用例と して， 佐賀県の有明干拓新白石排水樋門右岸側取付堤防基礎 地盤の微小 ・有限変形解析結果を示した.
本研究において得られた主な成果は， 以下のようにまとめ られる.
第2， 3章における提案した支持力評価手法の適用性につ いての検討， および提案手法を用いた部分排水支持力解析か ら， 次の点が明らかとなった
(1 )提案した手法によって， 非排水条件下において地盤が破 壊に達するま での挙動を解析することができた. 解析か ら得られた極限支持力は， 次数低減積分 を採用したアイ ソパラメトリック四辺形要素を使用した方が， 定ひずみ 三角形要素から構成される四辺形要素を使用した場合よ り， 深さ方向に均質な等方正規庄密地盤の場合はPrandtl 解に， 異方正規圧密地盤の場合は， 特性曲線法や仮想粘 性法を用いた FEMから求まる値に近かった.
(2)解析に定ひずみ三角形要素から構成される四辺形要素 を使用した場合， メッシュ(要素)サイズにより変形挙動や 地盤の極限支持力は大きく異なり， 要素サイズが小さく，
密な要素分割の方が極限支持力は小さくなった (等方均質 な正規圧密地盤の場合， Prandtl解に近づいた).
一方， 次数低減積分 を採用した一次のアイソパラメト リック四辺形要素を使用した場合は， 変形挙動や地盤の 極限支持力の要素サイズ依存性は見られなかった.
(3)帯状台形分布荷重が作用する深さ方向に非排水強度が 直線的 に増加する異方正規圧密地盤の破壊時における破 壊要素の分布域は， 地盤の透水性が大きいほど深く， かっ 側方へ延び， 破壊の形態は底部破壊であった.
載荷圧増分11qと盛土法尻に当たる地表面の側方変位増 分118の比として表される側方変形係数11q /118と載荷圧q の聞には， 地盤の透水性に関係なく直線関係は認められ なかった. また， 地盤が破壊に近づくと， 側方変形係数は 急激に減少した.
第4章では， 圧密解析手法として採用した赤井・田村の手 法における動水勾配の評価法について， 定ひずみ三角形要素 から成る有限要素モデルを用いて検討した. その結果， 次の 点が明らかとなった.
(4)要素重心問の間隙水圧(過剰間隙水圧)あるいは全水頭 の差からX， ν方向の動水勾配を差分近似するA法を用い た方が， 要素重心問の間隙水圧(過剰間隙水圧)あるいは 全水頭の差から重心聞の動水勾配を直控差分近似するB 法を用いた場合より， 一次元および二次元圧密解析におい て圧密が常に速く進行した.
A， B両手法による解析においては， 解析に使用する要 素のサイズが同じでも， 要素分割パターンが異なると解 析結果に差異が生じることを確認した. 特に， B法による 解析の場合， 一次元および二次元圧密解析ともに要素分 割パターンの違いの影響が顕著に現れた.
(5)一次元圧密解析においては， X， Y方向の透水係数の比 kx/んが大きいほど， RE-Tv曲線(RE: A法あるいはB 法による解析から求まる圧密度Uの理論解に対する相対誤 差， T匂:時間係数)は上方に位置した. A法による解析で は， ん/んさ1のとき， B法による解析では， kx / ky三1 のとき， 相対誤差の大きさは10%未満であった.
(6)二次元圧密解析の場合， A法による解析から求まる載 荷面中央の地表面沈下量ρcのSandhu流の解析から求まる んに対する相対誤差の大きさは， 1/8 � kx/ん� 8の範 囲では， ほぽ10%未満であった.
一方， B法による解析の場合も1/2�ん/ん� 8の範 囲では， ん/ky=1/2， 8の載荷期間中を除けば， 相対誤差 の大きさはほぼ10%未満であった. 特に， kx/ん=1...4の 範囲では， A法よりもB法による解析結果の方がSandhu 流の解析結果とよく一致した.
第5章においては， 幾何学的な形状変化が地盤の圧密変形 解析結果へ及ぼす影響について検討した. その結果， 次の点 が明らかとなった.
(7)有限変形解析の場合， 地表面の湛水の有無によって， 載 荷面中央の地表面の沈下や載荷面端部直下の側方への変 位状況が異なった. 地表面に湛水がある場合の地表面沈 下量は， 地盤の圧縮性に関係なく， 荷重集中効果のために 常に有限変形解析の方が微小変形解析より大きくなった.
方， 地表面に湛水がない場合， 地盤の圧縮性が小さ いと， 有限変形解析の方が微小変形解析より 地表面沈下
は小さく， 地盤の圧縮性が大きくなると， 逆に有限変形 解析の方が大きくなった. 湛水がない場合の地表面沈下 量は， 載荷面とその周囲の地表面との聞の水頭差に起因 する透水力のために 湛水がある場合より小さい (8)載荷面端部直下の浅層部では， 外側 (+x方向)への変
位は， 有限変形解析の方が微小変形解析の場合より小さ く， 有限変形解析の場合， 地表面付近で内側( -x方向)へ の変位量がかなり大きくなった. 一方， 深層部では， 地表 面に湛水があるとした有限変形解析の場合の外側への変 位が最大となった
(9)弾塑性地盤の場合， 微小変形解析， 有限変形解析結果 は， 地盤の透水性の影響を受ける. 有限変形解析の場合，
微小変形解析の場合と同様に地盤の透水性の違いにより 有効応力径路が変化し， 材料非線形性の影響の現れ方が 違ってくることに加えて， 付随的な幾何学的非線形性の影 響が加わる. そのため 地盤の透水性の違いが解析結果へ 及ぼす影響は， 有限変形解析の方が微小変形解析よりか なり大きい. 地盤の透水係数kを10-7 ::; k ::; 102m/day の範囲で変化させた場合， 有限変形解析における載荷面 中央の地表面沈下量， 載荷面端部地表面の内側への水平 変位量の変動幅は， それぞれ微小変形解析の場合の約2，
6倍であった.
(10 )載荷半幅B/2が17m付近までは， 載荷面中央の地表面 沈下量は， 解析手法に関係なく， 載荷半幅B/2に対して 増加した. これは， この範囲では応力の伝播する領域が 拡大するためである. 一方， 載荷半幅B/2が17mより大 きくなると， 微小変形解析の場合， 地表面沈下量はほぼ 定となり， 有限変形解析の場合， 地表面沈下量は減少に 転じ， 地表面に湛水がある場合と湛水がない場合の沈下 量の差は小さくなった. これは，載荷幅が大きいと， 載荷 面中央部付近の載荷圧が小さくなること， および地表面 に湛水がない場合は 載荷面とその周囲の地表面との聞 の水頭差に起因する透水力が小さくなるためである.
(11 )有限変形解析結果は， 解析に使用する要素タイプによっ て大きく異なった. 特に， 地盤の圧縮性が大きく， 解析に 要素サイズが大きい組なメッシュから成る解析モデルを使 用する場合， 要素タイプの選択が重要である. このような 場合， 過拘束の影響が小さい次数低減積分を採用したア イソパラメトリック要素を使用すべきである. 解析に定ひ ずみ三角形要素の重ね合わせとして要素剛性を評価する 要素を使用する場合は， 要素サイズの小さい密なメッシュ を使用すべきである. なお， 次数低減積分を採用した一 次のアイソパラメトリック四辺形要素を使用するときは，
地盤の圧縮性が大きい場合， 擬似モードの発生に注意す る必要がある.
第6章においては， 幾何学的な形状変化が， 地盤の支持力 解析結果へ及ぼす影響について検討した. その結果， 次の点 が明らかとなった.
(12)有限変形解析から求まる変形後の表面積当りの地盤の極
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限支持圧qnfは， 微小変形解析から求まる変形前の表面積 当りの極限支持庄町より大きく， その差は地盤の圧縮性 が大きいほど大となった. 有限変形解析の場合， 地表面 に湛水がある方が， 湛水がない場合よりqfを小さく評価 した.
(13)解析に使用する要素タイプ， メッシュ( 要素)サイズが 微小変形解析や有限変形解析による支持力解析結果へ大 きな影響を及ぼした. 特に， 解析モデルの要素サイズが 大きい場合， 定ひずみ三角形要素の重ね合わせとして要 素剛性を評価する要素や完全積分を採用した一次のアイ ソパラメトリック四辺形要素は，次数低減積分を採用し た一次，二次のアイソパラメトリック四辺形要素よりか なり大きい極限限支持圧を与えた.
また， 次数低減積分を採用した一次のアイソパラメト リック四辺形要素を使用した有限変形解析の場合， 地盤の 圧縮性が大きくなると， 顕著な擬似モードが発生し， 地 盤が破壊状態に達するまで解析できなかった.
(14 )定ひずみ三角形要素の重ね合わせとして要素剛性を評価 する要素， および完全積分を採用した一次のアイソパラ メトリック四辺形要素を使用した場合，地盤の極限支持庄 町は， 載荷幅に対して一 定とならなかった. 特に， 微小 変形解析の場合，載荷幅が小さいほどqfは大きくなった.
最 後に，第7章における有明干拓新白石排水樋門右岸側取 付堤防の基礎地盤の圧密変形解析からは， 解析結果と原位置 での動態観測結果の比較を通して， 次の点が明らかとなった.
(15)鉛直(ν)方向変位については， 透水係数として圧密試験 から求まる透水係数の10倍の値を使用し，地表面に湛水 があるとした有限変形解析結果が， 層別沈下計や沈下板 による実測値とよく一致した. 一方， 水平(x)方向の変位 量は， 解析結果の方がかなり大きく，干し内傾斜計による実 測値の約2"'2.5倍となった.
(16)帯水層(砂層)の全水頭の変動を考慮し， 地表面に湛水が あるとした有限変形解析を行った. その結果， 新白石排水 樋門建設地点に最も近い佐賀県の地盤沈下観測井の地下 水位変動パターンと相似な全水頭変動パターンを採用し，
全水頭の最大低下量を4mとしたときの計算値は， 層別沈 下計による実測値とよく一致した.
(17)遊水池側の改良地盤の層厚が急変する部分に， 曲げに起 因する曲げ強度を上回る大きな引張応力が発生すること が， 解析から判明した. このことは， 現場でこの付近の浅 い改良体部分に入ったことが確認された亀裂は， 曲げ破 壊に起因することを示唆している.
(18)圧密変形解析結果は， 解析に使用する要素の影響を強く 受けることを確認した. 解析には， ロッキング現象を起こ しにくいアイソパラメトリック四辺形要素を使用すべき でる. しかしながら 次数低減積分を採用した一次のアイ ソパラメトリック四辺形要素のみを使用した場合， 解析 領域の両端部地表面付近に擬似モードの発生が見られた.